Высокая радиационная опасность радиоактивных аэрозолей объясняется проникновением их внутрь организма через органы дыхания и значительной эффективностью внутреннего облучения. ПДП радиоактивных веществ в организм и рассчитанная по поступлению допустимая концентрация аэрозолей в воздухе очень малы. Так, ДКА аэрозолей 239Рu соответствует содержанию одной частицы (с радиусом около 10-5 см) в 1 л воздуха. Такой ничтожно малый уровень радиоактивности невозможно измерить непосредственно, поэтому все существующие методы радиометрии аэрозолей основаны на предварительном извлечении их каким-либо способом из воздуха и последующем· измерении в концентрированном виде.
Для осаждения аэрозолей применяют картоны, волокнистые фильтры (стекловолокно с диаметром волокон 2 — 3 мкм), ткани из ультратонких волокон перхлорвинила (ФПП), ацетилцеллюлозы (ФПА), электрофильтры и инерционные осадители. Ткани ФПП имеют средний диаметр волокон 1,5 — 2,5 мкм, обладают стойкостью к кислотам и щелочам, не смачиваются водой и могут применяться при температуре до 333 К. Ткани ФПА с волокнами диаметром 1,5 мкм стойки по отношению к органическим растворителям (типа хлорированных углеводородов) и могут использоваться при температуре до 423 К и влажности не более 80 % (табл. 11.3, 11.4).
Таблица 11.3
Характеристики фильтрующих тканей ФПП и ФПА
|
Марка ткани |
Примерная толщина, мм |
Коэффициент проскока по масляному туману, % |
Марка ткани |
Примерная толщина, мм |
Коэффициент проскока по масляному туману, % |
|
ФПП-15-1,5 |
0,2 |
0,100 |
ФПП-25-3,0 |
0,4 |
0,010 |
|
ФПП- 15-3,0 |
0,4 |
0,010 |
ФПП-25-6,0 |
0,8 |
0,005 |
|
ФПП- 15-4, 5 |
0,6 |
0,005 |
ФПП-15-4,0 |
0,6 |
0,050 |
|
ФПП- 15-6,0 |
0,8 |
0,005 |
ФПА- 15-6,0 |
0,8 |
0,005 |
|
Примечания: 1. Цифра, стоящая после названия ткани, показывает диаметр волокон, мкм, условно увеличенный в 10 раз. Вторая цифра в обозначении марки ткани — аэродинамическое сопротивление, кгс/м2. 2. Коэффициент проскока получен при испытании в масляном тумане с нагрузкой 36-50 м3/(ч×м2). |
|||||
Таблица 11.4
Характеристики аналитических фильтров АФА
|
Марка фильтра |
Материал |
Рабочая поверхность фильтра, см3 |
Сопротивление, Па |
Максимальная нагрузка, л/мин |
Эффективность по масляному туману, % |
Назначение |
|
АФА-РМА-20 |
ФПА-15-2,0 |
20 |
40-60 |
100 |
99,9 |
Для определения концентрации радиоактивных аэрозолей при повышенной температуре (до 423 К) |
|
АФА-РМП-3 |
ФПП-15-1,7 |
3 |
40-60 |
60 |
99,9 |
То же при температуре до 333 К, стоек к химически агрессивным средам |
|
АФА-РМП-40 |
ФПП-15-1,7 |
40 |
40-60 |
800 |
99,9 |
Для радиоспектрометрического определения радиоактивных аэрозолей |
Продолжение табл 11.4
|
Марка фильтра |
Материал |
Рабочая поверхность фильтра, см3 |
Сопротивление, Па |
Максимальная нагрузка, л/мин |
Эффективность по масляному туману, % |
Назначение |
|
АФА-ХА-20 |
ФПА- 15-2,0 |
20 |
20 |
140 |
99,9 |
Для радиохимического анализа радиоактивных аэрозолей. Фильтр обрабатывается методом „мокрого" сжигания, т.е. сжигания смесью концентрированных серной и азотной кислот |
|
АФА-РГП-3 |
ФПП-15 |
3 |
40-60 |
9 |
99,5 |
Для радиографического анализа |
|
АФАСИ |
ФПП с добавкой измельченного угля в AgNO, |
3 10 |
30-75 |
|
99,0 |
Для определения аэрозолей и паров молеку-лярного радиоиода |
|
Примечание. Сопротивление указано для стандартной скорости фильтрации I см/с. С возрастанием скорости потока воздуха происходит линейное возрастание сопротивления фильтра. |
||||||
Эффективность η волокнистого фильтра определяется из выражения
(11.10)
где С0 — концентрация аэрозолей до фильтра; Сh — то же после фильтра толщиной h; Сф — коэффициент фильтрации, равный относительному изменению активной концентрации аэрозоля на единицу толщины фильтра и зависящий как от формы, дисперсности, плотности и концентрации аэрозольных частиц, так и от скорости прокачки воздуха через фильтр, влажности воздуха, особенностей материала фильтра и химической природы частиц.
Недостатками волокнистых фильтров являются зависимость их эффективности от дисперсности аэрозолей, малая допустимая скорость прокачки (3 — 20 л/мин через 1 см2 фильтра), необходимость внесения поправок на самопоглощение а- и β-частиц в фильтре при определении его активности.
Электрофильтры позволяют прокачивать до 1 м3/мин с осаждением аэрозольных частиц на гладкую поверхность, что удобно при последующем измерении активности. Однако они дают низкую эффективность фильтрации. Так, электрофильтр типа ЭФ имеет эффективность фильтрации около 75 % для частиц размером 10-2 — 102 мкм. Инерционные осадители обладают еще меньшей эффективностью (несколько процентов) улавливания тонкодисперсных аэрозолей.